Guía técnica y selección de los circuitos integrados aislados de alimentación

^{4 de septiembre de 2025 Noticias — Con la aceleración de la Industria 4.0 y la inteligencia automotriz, la demanda de soluciones de energía aislada de alto rendimiento continúa creciendo. El controlador de transformador de bajo ruido SN6505BDBVR de Texas Instruments se está convirtiendo en un foco de la industria debido a su excepcional rendimiento de energía aislada. El chip ofrece hasta 1A de capacidad de salida, admite un amplio rango de voltaje de entrada de 2.25V a 5.5V y permite múltiples voltajes de salida aislados a través de transformadores externos, lo que lo hace perfectamente adecuado para diversos entornos de aplicaciones industriales exigentes.}

^{El SN6505BDBVR es un controlador de transformador push-pull de bajo ruido y baja EMI diseñado para fuentes de alimentación aisladas compactas. Acciona transformadores delgados con toma central utilizando una fuente de alimentación de CC de 2.25V a 5V. Sus características de ruido y EMI ultrabajos se logran mediante la velocidad de respuesta controlada del voltaje de conmutación de salida y la tecnología de reloj de espectro ensanchado (SSC). Alojado en un pequeño paquete SOT23 (DBV) de 6 pines, es adecuado para aplicaciones con espacio limitado. Con un rango de temperatura de funcionamiento de -55°C a 125°C, se adapta a entornos hostiles. El dispositivo también cuenta con la funcionalidad de arranque suave para reducir eficazmente la corriente de irrupción y evitar altas corrientes de sobretensión durante el encendido con grandes capacitores de carga.}

^{1. El SN6505BDBVR demuestra una excelente regulación de carga en condiciones de entrada de 5V, manteniendo un voltaje de salida estable en un amplio rango de carga de 25mA a 925mA, lo que garantiza un funcionamiento fiable de la fuente de alimentación aislada.}

^{2. El dispositivo alcanza una eficiencia máxima superior al 80% dentro del rango de carga de 300-600mA. Esta conversión de alta eficiencia reduce significativamente el consumo de energía del sistema y los requisitos de gestión térmica, lo que proporciona ventajas para diseños de productos finales compactos.}

^{1. Fuente de alimentación y habilitación: Admite un amplio rango de voltaje de entrada de 2.25V a 5.5V. Control de inicio/parada a través del pin EN, con corriente de apagado por debajo de 1µA.}

^{2. Oscilación y modulación: Oscilador integrado de 420 kHz con tecnología de reloj de espectro ensanchado (SSC) integrada, que reduce eficazmente la interferencia electromagnética (EMI).}

^{3. Salida de potencia: Utiliza dos MOSFET N de 1A en una configuración push-pull para accionar directamente el devanado primario del transformador.}

^{4. Protección integral: Proporciona protección contra sobrecorriente de 1.7A, bloqueo por bajo voltaje y apagado térmico de 150°C para garantizar la seguridad del sistema.}

^{5. Control de arranque suave: Circuitos integrados de arranque suave y control de velocidad de respuesta para suprimir la corriente de irrupción y optimizar el rendimiento de EMI.}

^{Flujo de trabajo principal}

• ^{El voltaje de entrada se suministra a través de VCC, y el chip se activa después de que el pin EN se establece en alto.}
• ^{El oscilador (OSC) genera un reloj de alta frecuencia, que se transmite a la lógica de accionamiento después de la modulación de espectro ensanchado (SSC).}
• ^{El circuito de accionamiento controla la conducción alterna de dos MOSFET (operación push-pull), generando una señal de CA en el primario del transformador.}
• ^{El secundario del transformador emite un voltaje aislado, que se rectifica y filtra para alimentar la carga.}
• ^{El circuito de protección monitorea continuamente la corriente y la temperatura, apagando inmediatamente la salida en caso de anomalías.}

^{Escenarios de aplicación}

^{Arquitectura de circuito principal}

^{El circuito de aplicación típico del SN6505BDBVR se muestra en la figura. Adopta una topología push-pull para lograr la conversión de CC a CA, entregando una salida de energía aislada a través de un transformador. El diseño consta principalmente de los siguientes componentes:}

^{1. Potencia de entrada: Admite entrada de CC de 3.3V/5V (rango de 2.25V-5.5V), filtrada con un capacitor electrolítico de 10μF en paralelo con un capacitor cerámico de 0.1μF.}

^{2. Núcleo de accionamiento: Acciona el primario del transformador a través de los pines D1 y D2, proporcionando una capacidad de salida de 1A con una frecuencia de conmutación de 420 kHz.}

^{3. Rectificación y filtrado: Utiliza un diodo Schottky MBR0520L para la rectificación, combinado con una red LC para un filtrado eficiente.}

^{4. Salida regulada: Opcionalmente integra un LDO TPS76350 para una regulación precisa del voltaje, logrando una precisión de salida de ±3%.}

^{Análisis del módulo de circuito clave}

^{1. Filtrado de la potencia de entrada:}

^{El pin VCC requiere un capacitor electrolítico de 10μF (filtrado de baja frecuencia) y un capacitor cerámico de 100nF (filtrado de alta frecuencia), colocados lo más cerca posible de los pines del chip.}

^{2. Accionamiento del transformador:}

^{OUT1 y OUT2 conducen alternativamente con una diferencia de fase de 180 grados para accionar el devanado primario del transformador.}

^{Frecuencia de conmutación: 420 kHz para SN6505B, 350 kHz para SN6505A.}

^{3. Circuito de rectificación:}

^{Utiliza una topología de rectificación de onda completa con dos diodos Schottky (MBR0520L).}

^{Requisitos de selección de diodos: Características de recuperación rápida y baja caída de voltaje directo.}

^{4. Filtrado de salida:}

^{Red de filtrado LC, con capacitores recomendados para ser de tipo ESR bajo.}

^{Rizado de salida: Típicamente <50mV.}

^{Directrices de diseño y selección de componentes}
 

^{Especificaciones del transformador:}

^{Tipo: Transformador con toma central}

^{Relación de vueltas: Calculada en función de los requisitos de entrada/salida (por ejemplo, 1:1.2 para la conversión de 5V a 6V)}

^{Corriente de saturación: >1.5A}

^{Modelos recomendados: Würth 750315240 o serie Coilcraft CT05}

^{Consideraciones de diseño de la aplicación}

^{1. Recomendaciones de diseño:}

^{Coloque los capacitores de entrada lo más cerca posible de los pines VCC y GND.}

^{Mantenga las trazas del transformador a OUT1/OUT2 cortas y anchas.}

^{Mantenga la integridad del plano de tierra.}

^{2. Gestión térmica:}

^{Asegúrese de que la temperatura ambiente se mantenga por debajo de 85°C durante el funcionamiento continuo a plena carga.}

^{Agregue lámina de cobre para la disipación de calor si es necesario.}

^{3. Optimización de EMI:}

^{Utilice la función de reloj de espectro ensanchado (SSC) integrada del chip.}

^{Agregue apropiadamente circuitos de amortiguación RC.}

^{Izquierda: Diagrama de bloques del módulo}

^{El diagrama ilustra los módulos funcionales principales y el flujo de señal dentro del chip SN6505. Las funciones de cada sección son las siguientes:}

^{1. OSC (Oscilador): Genera la señal de oscilación original (frecuencia foscfosc​), que sirve como la "fuente de reloj" para todo el circuito.}

^{2. Divisor de frecuencia: Divide la señal de salida del oscilador para generar dos señales complementarias (etiquetadas S‾S y SS), proporcionando la temporización fundamental para la lógica de control posterior.}

<sup>3. Transistores de salida (Q1Q1​, Q2Q2​): Controlados por G1G1​ y G2G2​ para lograr la "conducción/corte alternos", emitiendo finalmente señales de D1D1​ y D2D2​.
4. Potencia y tierra (VCCVCC​, GND): Proporcionan energía de funcionamiento y tierra de referencia para el chip.</sup>

^{Derecha: Diagrama de temporización de salida}

^{El gráfico del lado derecho utiliza el tiempo como eje horizontal para mostrar los estados de conducción/corte de Q1Q1​ y Q2Q2​ a lo largo del tiempo. El punto clave es comprender la manifestación de "Break-Before-Make":}

^{1. En el diagrama de temporización, las formas de onda azul y roja corresponden a las señales de control (o estados de conducción) de Q1Q1​ y Q2Q2​, respectivamente.}

^{2.La observación a lo largo del eje temporal revela que Q2Q2​ solo se enciende ("Q2Q2​ encendido") después de que Q1Q1​ está completamente apagado ("Q1Q1​ apagado"); de manera similar, Q1Q1​ solo se enciende después de que Q2Q2​ está completamente apagado.}

^{3. Esta secuencia de temporización de "romper uno antes de hacer el otro" es una manifestación directa del principio "Break-Before-Make", que previene eficazmente fallos causados por la conducción simultánea de ambos transistores.}

^{SN6505BDBVR establece un nuevo punto de referencia para el diseño de fuentes de alimentación aisladas industriales con su alta frecuencia de conmutación de 420 kHz, más del 80% de eficiencia de conversión y un excelente rendimiento de EMI. Su paquete SOT-23 compacto y sus características altamente integradas simplifican significativamente el diseño del circuito periférico, al tiempo que mejoran sustancialmente la fiabilidad del sistema y la densidad de potencia. La demanda de fuentes de alimentación aisladas eficientes y miniaturizadas seguirá creciendo.}

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